參數(shù)不確定性和飽和非線(xiàn)性對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定影響的研究.pdf

1、以超高壓、長(zhǎng)距離輸電、大容量機(jī)組、大范圍互聯(lián)和大容量的區(qū)域間交換為顯著特征的現(xiàn)代電力系統(tǒng)，其穩(wěn)定性一旦遭受破壞，必將造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和災(zāi)難性的后果，致使電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定問(wèn)題一直是研究的熱點(diǎn)，其中功角穩(wěn)定分析作為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定分析中最基本的問(wèn)題尤為引人注目。雖然國(guó)內(nèi)外對(duì)此作了大量的研究，有些方法在實(shí)際中已經(jīng)得到了應(yīng)用，但仍然有一些重要的問(wèn)題沒(méi)有得到很好的解決，如考慮不確定參數(shù)時(shí)的暫態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題、考慮控制器飽和非線(xiàn)性時(shí)的小干擾穩(wěn)定問(wèn)題等。

2、本文針對(duì)這幾個(gè)問(wèn)題，從穩(wěn)定域的角度對(duì)電力系統(tǒng)的功角穩(wěn)定進(jìn)行深入地研究，擴(kuò)展和補(bǔ)充了一些非線(xiàn)性系統(tǒng)的理論和分析方法。 在電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定方面，論文研究了自治系統(tǒng)穩(wěn)定域的估計(jì)方法、參數(shù)可行域的拓?fù)湫再|(zhì)、參數(shù)不確定性對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定的影響、基于暫態(tài)穩(wěn)定約束的優(yōu)化最優(yōu)解的存在性問(wèn)題以及暫態(tài)穩(wěn)定約束的等價(jià)變換問(wèn)題。在此方面，論文具體的研究成果為： 1．基于泰勒展開(kāi)式和拉薩爾不變性原理，針對(duì)普通的自治系統(tǒng)提出了一組穩(wěn)定域的估計(jì)方法，并將此

3、方法應(yīng)用于電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析。不同于傳統(tǒng)的基于能量函數(shù)法的估計(jì)方法，此方法具有假設(shè)條件少，避免計(jì)算不穩(wěn)定平衡點(diǎn)、穩(wěn)定域可以用簡(jiǎn)明的數(shù)學(xué)公式表示，無(wú)需復(fù)雜的計(jì)算等優(yōu)點(diǎn)。 2．提出了基于微分代數(shù)方程的參數(shù)可行域的概念，得到了參數(shù)可行域的一些拓?fù)湫再|(zhì)和結(jié)論。在此基礎(chǔ)上，討論了一類(lèi)含暫態(tài)穩(wěn)定約束的優(yōu)化問(wèn)題并得到一些理論上的結(jié)論，如最優(yōu)解的存在性，利用經(jīng)驗(yàn)判據(jù)代替暫態(tài)穩(wěn)定約束的充分條件等，為深入分析和快速計(jì)算含暫態(tài)穩(wěn)定約束的優(yōu)化問(wèn)題提供

4、了一些理論基礎(chǔ)。 3．提出了一種分析參數(shù)不確定性對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定影響的解析方法。該方法基于“一致最終有界”思想，通過(guò)比較某一運(yùn)行方式下的計(jì)算指標(biāo)與極限指標(biāo)，為斷言該系統(tǒng)的參數(shù)偏差不會(huì)引起暫態(tài)穩(wěn)定性變化提供了充分條件。方法本質(zhì)是解析的，雖然結(jié)果保守，但方法嚴(yán)格可靠，而且計(jì)算量小。 在電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定方面，論文研究了飽和線(xiàn)性系統(tǒng)穩(wěn)定域的估計(jì)方法，以及奇異的飽和線(xiàn)性系統(tǒng)穩(wěn)定域估計(jì)的降階方法，并將這些方法應(yīng)用于電力系統(tǒng)。以飽和PSS

5、控制系統(tǒng)為例，論文分析了控制器的飽和非線(xiàn)性環(huán)節(jié)對(duì)電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定的影響。在此方面，論文具體的研究成果為： 1．在忽略外界干擾的情況下，討論了飽和線(xiàn)性系統(tǒng)穩(wěn)定域的估計(jì)方法，并利用單目標(biāo)LMI凸優(yōu)化減少穩(wěn)定域估計(jì)的保守性。論文證明了此優(yōu)化問(wèn)題的最優(yōu)解位于可行域的邊界、最優(yōu)解與飽和約束的上界成線(xiàn)性關(guān)系等結(jié)論，這些結(jié)論為求解此LMI優(yōu)化問(wèn)題和奇異系統(tǒng)的降階方法提供了理論基礎(chǔ)。論文將此方法應(yīng)用于電力系統(tǒng)，以飽和PSS控制系統(tǒng)為例，提出一

6、種定量分析電力系統(tǒng)飽和控制器控制性能的解析方法。 2．當(dāng)外界擾動(dòng)和飽和非線(xiàn)性并存時(shí)，論文通過(guò)構(gòu)建一個(gè)多目標(biāo)的LMI優(yōu)化問(wèn)題估計(jì)系統(tǒng)的實(shí)用穩(wěn)定域和最大可承受擾動(dòng)量，并利用交叉迭代算法求解此優(yōu)化問(wèn)題的Pareto最優(yōu)解，從理論上證明了此迭代算法的收斂性。在此基礎(chǔ)上，論文也以飽和PSS系統(tǒng)為例，基于Pareto最優(yōu)解，定量地分析了飽和控制器的控制性能，并利用電力系統(tǒng)算例驗(yàn)證了分析方法的有效性。 3．由于在含飽和PSS控制器的電